ES2374544T3 - PROCEDURE FOR PLANNING THE SPEED OF A SHIP ALONG A ROUTE. - Google Patents

PROCEDURE FOR PLANNING THE SPEED OF A SHIP ALONG A ROUTE. Download PDF

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ES2374544T3
ES2374544T3 ES05109113T ES05109113T ES2374544T3 ES 2374544 T3 ES2374544 T3 ES 2374544T3 ES 05109113 T ES05109113 T ES 05109113T ES 05109113 T ES05109113 T ES 05109113T ES 2374544 T3 ES2374544 T3 ES 2374544T3
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distance
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Johan Ivansson
Måns Mångård
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Saab AB
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    • G01C21/20Instruments for performing navigational calculations
    • GPHYSICS
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    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
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Abstract

A method for planning the velocity of a craft along a predetermined route, where said method comprises the step of transforming demands and limitations of said route and said craft into a time-distance domain. Said planning subsequently takes place in said domain. The method saves computational time.

Description

Procedimiento de planificación de la velocidad de una nave a lo largo de una ruta Procedure for planning the speed of a ship along a route

Campo de la invención Field of the Invention

La presente invención se refiere a un procedimiento y a un sistema para planificar la velocidad de un vehículo a lo largo de una ruta predeterminada. The present invention relates to a method and a system for planning the speed of a vehicle along a predetermined route.

Antecedentes Background

La planificación de la misión es una actividad importante tanto para las naves tripuladas como para las no tripuladas. Una planificación de este tipo proporciona un medio para aumentar la seguridad de una misión, y también posibilita el mantenimiento de un horario. La planificación de la misión es un proceso que se describe brevemente como la actividad necesaria para encontrar una ruta entre dos puntos de referencia. Mission planning is an important activity for both manned and unmanned ships. Such planning provides a means to increase the security of a mission, and also enables the maintenance of a schedule. Mission planning is a process that is briefly described as the activity necessary to find a route between two landmarks.

Un número de restricciones puede ser impuesto en la ruta. Por ejemplo, la citada la ruta deberá evitar las amenazas A number of restrictions can be imposed on the route. For example, the aforementioned route should avoid threats

o naves estáticas y dinámicas, minimizar el consumo de combustible, mantenerse dentro de unos límites espaciales predeterminados en lo que se refiere al nivel de vuelo y la posición, llegar al objetivo en un momento determinado de tiempo, tener una cierta velocidad y un cierto rumbo. La ruta también debe ser tal que la nave se pueda desplazar a lo largo de la citada ruta tomando en consideración las propiedades físicas de la citada nave en lo que se refiere al rendimiento en velocidad, aceleración y maniobrabilidad. or static and dynamic ships, minimize fuel consumption, stay within predetermined space limits in terms of flight level and position, reach the target at a certain time, have a certain speed and a certain course . The route must also be such that the ship can move along the said route taking into account the physical properties of the said ship in terms of performance in speed, acceleration and maneuverability.

Es posible utilizar el análisis puro para describir el objetivo y las restricciones como un gran problema de optimización, y, posteriormente, aplicar técnicas que puedan encontrar una ruta que resuelva el problema. En realidad, esto es difícil, ya que requiere grandes cantidades de potencia informática para resolver un problema real. It is possible to use pure analysis to describe the objective and constraints as a major optimization problem, and then apply techniques that can find a route that solves the problem. Actually, this is difficult, since it requires large amounts of computing power to solve a real problem.

Las técnicas más avanzadas incluyen dividir el problema en varios pasos, lo que hace posible planificar en "tiempo real". En primer lugar, la ruta es planificada, con independencia de la velocidad y, posteriormente, la velocidad se planifica a lo largo de la ruta determinada. The most advanced techniques include dividing the problem into several steps, which makes it possible to plan in "real time". First, the route is planned, regardless of the speed and then the speed is planned along the given route.

Técnica anterior Prior art

En el documento norteamericano 6.061.612 se desvela un sistema de gestión de vuelo de las naves, que comprende un proceso para gestionar la velocidad aerodinámica de una aeronave en vuelo. El procedimiento incluye un primer paso para determinar un punto de la trayectoria de vuelo en el que es teóricamente posible cumplir con una restricción de tiempo requerido, siguiendo un perfil de velocidad preestablecido. En un segundo paso, la velocidad se calcula y se determina un nuevo perfil de velocidad. Esto se obtiene mediante la determinación de las correcciones de velocidad segmento a segmento, desde el punto hasta el último segmento modificable. El cambio de velocidad en cada segmento se limita a un valor máximo. La nueva velocidad se calcula sobre la base de la curva que muestra el tiempo de vuelo t en función de la velocidad V. Esta curva se puede aproximar por una curva que satisface una ecuación con tres coeficientes (C1, C2, C3): US 6,061,612 discloses a flight management system for ships, which includes a process for managing the aerodynamic speed of an aircraft in flight. The procedure includes a first step to determine a point on the flight path where it is theoretically possible to comply with a required time constraint, following a preset speed profile. In a second step, the speed is calculated and a new speed profile is determined. This is obtained by determining the speed corrections segment by segment, from the point to the last modifiable segment. The speed change in each segment is limited to a maximum value. The new velocity is calculated on the basis of the curve that shows the flight time t as a function of the velocity V. This curve can be approximated by a curve that satisfies an equation with three coefficients (C1, C2, C3):

V = C1 /t + C2/t2 + C3/t3 V = C1 / t + C2 / t2 + C3 / t3

El cumplimiento de las limitaciones de tiempo se garantiza mediante este procedimiento, al mismo tiempo que se cumplen los requisitos del piloto y de los controladores de tráfico aéreo. Compliance with time constraints is guaranteed by this procedure, while the requirements of the pilot and air traffic controllers are met.

El documento norteamericano 4.774.670 desvela también un sistema de gestión de vuelo, que comprende un sistema que puede aceptar la información de los datos de vuelo, incluyendo el momento de llegada requerido. US 4,774,670 also discloses a flight management system, comprising a system that can accept flight data information, including the required arrival time.

El documento norteamericano 6.507.782 desvela un sistema de control de aeronaves para alcanzar un punto de referencia en un momento de llegada requerido. US 6,507,782 discloses an aircraft control system to reach a reference point at a required arrival time.

El documento norteamericano 5.408.413 desvela un aparato y un procedimiento para controlar un cálculo de optimización del rendimiento de la aeronave para conseguir la navegación en tiempo restringido. US 5,408,413 discloses an apparatus and a procedure for controlling an optimization calculation of aircraft performance to achieve restricted time navigation.

El documento norteamericano 5.121.325 desvela un sistema de control del tiempo de llegada requerido. US 5,121,325 discloses a system of control of the required arrival time.

El documento norteamericano 6.266.610 desvela un optimizador de rutas multi-dimensional. US 6,266,610 discloses a multi-dimensional route optimizer.

Sumario de la invención Summary of the invention

El problema de la planificación de la velocidad, o de las velocidades, a lo largo de una distancia que ya se ha planificado, es relativamente sencillo de resolver, calculando la velocidad media a lo largo de la distancia. El problema se hace más complejo cuando es necesario tomar en consideración otros objetos móviles y otras restricciones, así como los valores límite. Estos requisitos y limitaciones incluyen: The problem of speed planning, or of speeds, over a distance that has already been planned, is relatively simple to solve, calculating the average speed along the distance. The problem becomes more complex when it is necessary to take into account other moving objects and other restrictions, as well as limit values. These requirements and limitations include:

las amenazas y objetos en movimiento (dinámicos) que cruzan la ruta planificada, en la medida de lo posible, se evitarán. Threats and moving (dynamic) objects that cross the planned route, as far as possible, will be avoided.

las velocidades en el inicio y en el final de la ruta, especificadas por la misión, y el tiempo o ventana de tiempo, en el que la nave debe pasar el punto final de la ruta. the speeds at the beginning and at the end of the route, specified by the mission, and the time or time window, in which the ship must pass the end point of the route.

el rendimiento de la nave, incluyendo la velocidad, aceleración y desaceleración máximas y mínimas. ship performance, including maximum and minimum speed, acceleration and deceleration.

la forma de la ruta en relación con el rendimiento de giro de la nave, es decir, una velocidad máxima estimada a lo largo de una cierta parte de la distancia, por ejemplo, una curva cerrada, de tal manera que la nave pueda seguir la ruta dentro de un cierto error. the shape of the route in relation to the turning performance of the ship, that is, an estimated maximum speed along a certain part of the distance, for example, a closed curve, so that the ship can follow the route within a certain error.

El objeto de la invención es proporcionar un procedimiento general para solucionar el problema que se ha mencionado más arriba, de tal manera que se pueda calcular una velocidad permitida para la ruta planificada, que satisfaga las condiciones. No parece haber una solución existente que gestione las restricciones que se han mencionado más arriba de una manera sencilla. La presente invención resuelve el problema que se ha mencionado más arriba manejando las restricciones del problema de una manera tal que el problema se puede transformar. Cuando el problema se ha transformado, se pueden utilizar los procedimientos convencionales para resolverlo. La invención proporciona un procedimiento para la planificación de la velocidad de una nave a lo largo de una ruta preestablecida, de acuerdo con la reivindicación 1. The object of the invention is to provide a general procedure for solving the problem mentioned above, so that a permitted speed for the planned route can be calculated, which satisfies the conditions. There does not appear to be an existing solution that manages the restrictions mentioned above in a simple way. The present invention solves the problem mentioned above by handling the restrictions of the problem in such a way that the problem can be transformed. When the problem has been transformed, conventional procedures can be used to solve it. The invention provides a method for planning the speed of a ship along a pre-established route, according to claim 1.

La invención proporciona también un sistema para llevar a cabo la planificación de acuerdo con el procedimiento, y un producto de software informático correspondiente. The invention also provides a system for carrying out the planning according to the procedure, and a corresponding computer software product.

Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings

La figura 1 muestra, en forma de un pseudo - diagrama de flujo, un esquema de un procedimiento de planificación de la velocidad a lo largo de una ruta. Figure 1 shows, in the form of a pseudo-flow chart, a scheme of a speed planning procedure along a route.

La figura 2 muestra un ejemplo de un problema de planificación de velocidad para una ruta entre las localizaciones A y B en una representación del mapa. Figure 2 shows an example of a speed planning problem for a route between locations A and B in a map representation.

La figura 3 muestra una representación del problema en la figura 2 en el dominio de tiempo - distancia. Figure 3 shows a representation of the problem in Figure 2 in the time-distance domain.

La figura 4 muestra un aspecto adicional del problema de la figura 2. Figure 4 shows an additional aspect of the problem of Figure 2.

La figura 5 muestra la representación en el dominio tiempo - distancia del problema de la figura 4. Figure 5 shows the representation in the time - distance domain of the problem of Figure 4.

La figura 6 muestra un aspecto adicional del problema de la figura 4. Figure 6 shows an additional aspect of the problem of Figure 4.

La figura 7 muestra la representación en el dominio tiempo - distancia del problema de la figura 6. Figure 7 shows the representation in the time - distance domain of the problem in Figure 6.

La figura 8 muestra una solución en el dominio tiempo - distancia del problema de la figura 7. Figure 8 shows a solution in the time-distance domain of the problem of Figure 7.

La figura 9 muestra una solución en el dominio tiempo - distancia de un problema en tramos múltiples. Figure 9 shows a solution in the time - distance domain of a problem in multiple sections.

La figura 10 muestra un perfil de velocidad del problema de la figura 8. Figure 10 shows a velocity profile of the problem of Figure 8.

Descripción detallada de realizaciones preferidas Detailed description of preferred embodiments

La figura 1 muestra, en forma de un pseudo - diagrama de flujo, un esquema de un procedimiento de planificación de la velocidad a lo largo de una ruta. Los datos representativos de las demandas de la misión 105, la limitación dinámica de la nave 100, la ruta 115, y la imagen 120 de la situación dinámica son alimentados a una unidad de transformación y de construcción 125. La información con respecto a la imagen 120 de la situación dinámica se alimenta por medio de una unidad de predicción 130. La unidad de transformación y de construcción transforma los datos entrantes en el dominio tiempo - distancia, de manera que se ajuste en un espacio tiempo - distancia y / o en un gráfico tiempo - distancia. La unidad de transformación y de construcción establece adicionalmente el problema, es decir, todas las limitaciones y restricciones, en el espacio de tiempo - distancia y por lo tanto construye un problema estático 135. El citado problema estático 135 se resuelve entonces con la ayuda de una unidad de búsqueda y optimización 140. La salida de la citada unidad de búsqueda y optimización 140 comprende una ruta, incluyendo la velocidad planificada para la ruta. Figure 1 shows, in the form of a pseudo-flow chart, a scheme of a speed planning procedure along a route. The data representative of the demands of the mission 105, the dynamic limitation of the ship 100, the route 115, and the image 120 of the dynamic situation are fed to a transformation and construction unit 125. The information regarding the image 120 of the dynamic situation is fed by means of a prediction unit 130. The transformation and construction unit transforms the incoming data in the time-distance domain, so that it fits into a time-distance space and / or a Time - distance graph. The transformation and construction unit additionally establishes the problem, that is, all the limitations and restrictions, in the time-distance space and therefore constructs a static problem 135. The said static problem 135 is then solved with the help of a search and optimization unit 140. The output of said search and optimization unit 140 comprises a route, including the planned speed for the route.

La figura 2 muestra un ejemplo de una ruta entre las localizaciones A y B. En un primer paso, la ruta es planificada con referencia al terreno y a las amenazas estáticas. La aeronave que tenga un curso de intersección no se considera en este primer paso. Se considera que una ruta 230 se ha planificado entre las localizaciones A y B. Un área de obstáculos de terreno 205 y una amenaza estática 210 representan áreas de restricción de la ruta 230, es decir, la ruta 230 no debe pasar a través de la citadas áreas 205, 210. Ahora queda por determinar la velocidad V para la ruta 230, de tal manera que la nave llegue a la localización B en un momento específico de tiempo T. Al estudiar una distancia de la ruta 230 y las restricciones impuestas por el tiempo de llegada requerido T, es posible trazar las limitaciones dinámicas de la nave y las restricciones de límites de la ruta en una cifra que muestra lo lejos que la nave puede permanecer en la distancia y aún así llegar a B en el tiempo T, véase la figura 3. Figure 2 shows an example of a route between locations A and B. In a first step, the route is planned with reference to the terrain and static threats. The aircraft that has an intersection course is not considered in this first step. It is considered that a route 230 has been planned between locations A and B. An area of terrain obstacles 205 and a static threat 210 represent restriction areas of route 230, that is, route 230 must not pass through the said areas 205, 210. Now it remains to be determined the velocity V for route 230, such that the ship arrives at location B at a specific time of time T. When studying a distance of route 230 and the restrictions imposed by the required arrival time T, it is possible to trace the dynamic limitations of the ship and the restrictions of route limits in a figure that shows how far the ship can stay in the distance and still reach B at time T, see figure 3.

La figura 3 muestra una representación tiempo - distancia en una representación del mapa en la figura 2. La línea de limitación superior 310 corresponde a la posibilidad de iniciar el viaje a velocidad más alta posible y, posteriormente, cambiar a una velocidad mínima. La línea de limitación inferior 320 corresponde a lo opuesto - iniciar con una velocidad mínima y luego cambiar a una velocidad máxima. Juntas, las dos líneas de limitación 310, 320 crean una envolvente de distancia, que describe las distancias a las que se puede llegar en un cierto momento y que cumplen con las exigencias dinámicas y las restricciones. La velocidad media D / T es descrita por la línea diagonal recta 330. En el escenario también hay una aeronave 220, que representan una amenaza dinámica en un curso 240 que intersecta con la ruta planificada 230. Al predecir la posición de la amenaza 220 más adelante en el tiempo, el momento en el tiempo en el que la amenaza coincide con la ruta 230 en un punto de intersección 410, véase la figura 4. En este ejemplo, esto sucederá en un momento en el tiempo en el que t es igual a 550 segundos. Figure 3 shows a time-distance representation in a representation of the map in Figure 2. The upper limitation line 310 corresponds to the possibility of starting the trip at the highest possible speed and then changing to a minimum speed. The lower limit line 320 corresponds to the opposite - start with a minimum speed and then change to a maximum speed. Together, the two limiting lines 310, 320 create a distance envelope, which describes the distances that can be reached at a certain time and that meet the dynamic demands and constraints. The average D / T speed is described by the straight diagonal line 330. On the stage there is also an aircraft 220, which represents a dynamic threat on a course 240 that intersects planned route 230. When predicting the position of threat 220 plus forward in time, the moment in time when the threat coincides with route 230 at an intersection point 410, see figure 4. In this example, this will happen at a time in which t is equal at 550 seconds

La amenaza dinámica está descrita en la envolvente de distancias como una curva estática, cuya forma depende de la posición predicha y la incertidumbre de la posición predicha de la amenaza. Se dibuja una envolvente de amenazas que circunscribe la curva, correspondiente a las velocidades máximas y mínimas, que entonces describe la distancia y el tiempo en los que no se puede garantizar que se evite la colisión. La envolvente de distancias, incluyendo la envolvente de amenazas, se describe en la figura 5. The dynamic threat is described in the distance envelope as a static curve, the shape of which depends on the predicted position and the uncertainty of the predicted position of the threat. A threat envelope is drawn that circumscribes the curve, corresponding to the maximum and minimum speeds, which then describes the distance and time at which it cannot be guaranteed that the collision is avoided. The distance envelope, including the threat envelope, is described in Figure 5.

La figura 5 muestra la representación estática de la amenaza dinámica de la figura 4. Si la nave pasa a través de la amenaza 510, hay un riesgo de colisión, y este sería el caso si la velocidad media para toda la ruta, es decir, la línea diagonal 330, hubiese sido seleccionada. En el escenario también se puede ver, como se muestra en la figura 6, que un giro brusco 605 está presente en la ruta planificada. Un giro de este tipo implica que una restricción relativa a la velocidad máxima tiene que ser introducida a lo largo de una porción 605 de la ruta. Debido a que se utilizó la velocidad máxima para determinar la envolvente de distancias, la citada envolvente, por supuesto, debe ser revisada. Figure 5 shows the static representation of the dynamic threat of Figure 4. If the ship passes through threat 510, there is a risk of collision, and this would be the case if the average speed for the entire route, that is, diagonal line 330 would have been selected. In the scenario it can also be seen, as shown in Figure 6, that a sharp turn 605 is present in the planned route. Such a turn implies that a restriction relative to the maximum speed has to be introduced along a portion 605 of the route. Because the maximum speed was used to determine the distance envelope, the envelope mentioned, of course, must be reviewed.

En la figura 7, la distancia con una velocidad reducida está marcada por dos líneas horizontales 710, 720, y la curva superior se recibe con una forma algo suprimida 730, 740, 750 en comparación con la línea original recta que representa la velocidad máxima 312. La limitación de esta velocidad es válida en todo momento, lo cual pueden influir también en la curva inferior y en las amenazas existentes en esta área. Mediante la proyección de la ruta planificada con respecto a las restricciones de tiempo de la misión y añadiendo las restricciones adicionales debidas al rendimiento de la nave, a las amenazas dinámicas y a las limitaciones de la ruta en lo que se refiere a la velocidad máxima, se crea una descripción estática del problema. Las restricciones en la velocidad también se pueden producir si la altitud de vuelo varía a lo largo de la ruta. In Fig. 7, the distance with a reduced speed is marked by two horizontal lines 710, 720, and the upper curve is received with a somewhat suppressed shape 730, 740, 750 compared to the straight original line representing the maximum speed 312 The limitation of this speed is valid at all times, which can also influence the lower curve and the threats in this area. By projecting the planned route with respect to mission time restrictions and adding additional restrictions due to the ship's performance, dynamic threats and route limitations in terms of maximum speed, Create a static description of the problem. Speed restrictions may also occur if the flight altitude varies along the route.

Por lo tanto, el problema ha sido transformado ahora en el dominio tiempo - distancia. Therefore, the problem has now been transformed into the time - distance domain.

Planificación de la velocidad Speed planning

El problema ahora es encontrar, en el dominio tiempo -distancia, un trayecto de principio a fin que se mantenga dentro de la envolvente y que no pase a través de la amenaza. Este es el mismo problema que tenía que ser solucionado en la planificación de la ruta, pero con la diferencia de que aquí se planifica en otras dimensiones. Las direcciones válidas de búsqueda están limitadas por la velocidad de la nave, la aceleración y las limitaciones en la velocidad máxima y mínima en ciertas porciones de la ruta. The problem now is to find, in the time-distance domain, a path from beginning to end that remains within the envelope and does not pass through the threat. This is the same problem that had to be solved in the route planning, but with the difference that it is planned here in other dimensions. Valid search addresses are limited by ship speed, acceleration and limitations on maximum and minimum speed in certain portions of the route.

También es posible utilizar diferentes tácticas cuando la velocidad se ha planificado, por ejemplo, a) acercarse a la velocidad media todo lo posible, o b) volar con una velocidad de economía de combustible tanto como sea posible, o c) maximizar la libertad de maniobra de tal manera que se puedan evitar las nuevas amenazas cuando la nave ha recorrido una parte de la distancia. Las tácticas requeridas pueden ser añadidas al algoritmo de planificación, de tal manera que se obtiene el comportamiento correcto. It is also possible to use different tactics when the speed has been planned, for example, a) approach the average speed as much as possible, or b) fly with a fuel economy speed as much as possible, or c) maximize the freedom of maneuver of such that new threats can be avoided when the ship has traveled a part of the distance. The required tactics can be added to the planning algorithm, so that the correct behavior is obtained.

La figura 8 muestra el resultado cuando la velocidad está planificada a lo largo de la ruta que se ha descrito más arriba. En este caso particular, el número de nodos intermedios (puntos con cambio de velocidad) se han reducido a uno. La velocidad planificada 820, 830 implica que se mantiene una mayor velocidad inicial, de manera que el punto de ruta de la intersección con la amenaza se pasa antes de que llegue la amenaza. La figura 10 muestra el perfil de velocidad tal como se ha determinado por la derivada respecto del tiempo del perfil de la distancia en la figura 8. Figure 8 shows the result when the speed is planned along the route described above. In this particular case, the number of intermediate nodes (points with speed change) have been reduced to one. The planned speed 820, 830 implies that a higher initial speed is maintained, so that the route point of the intersection with the threat is passed before the threat arrives. Figure 10 shows the velocity profile as determined by the derivative with respect to the time of the distance profile in Figure 8.

Secuencias de las envolventes de distancias Sequence of distance envelopes

Una misión a menudo comprende varios tramos, en los que cada tramo finaliza en un punto de la misión que tiene restricciones temporales. Las restricciones varían, desde el requisito de que la nave debe pasar por el punto en un momento determinado, al requisito de que la nave debe pasar por el punto dentro de una ventana de tiempo determinada, hasta que no haya restricciones de tiempo. Por medio de la unión de las secuencias de las distintas envolventes de distancias de tramos, sin requisitos difíciles de tiempo, es posible realizar una planificación de la velocidad de muchos tramos de manera simultánea. El propósito de esto es ver la totalidad, y crear un pre-requisito tan bueno como sea posible para cumplir posteriormente las restricciones de tiempo presentes en la misión. A mission often comprises several sections, in which each section ends at a point in the mission that has temporary restrictions. The restrictions vary, from the requirement that the ship must pass through the point at a given time, to the requirement that the ship must pass through the point within a given time window, until there are no time restrictions. By means of the union of the sequences of the different envelopes of distances of sections, without difficult time requirements, it is possible to realize a planning of the speed of many sections simultaneously. The purpose of this is to see the whole, and create a prerequisite as good as possible to subsequently meet the time constraints present in the mission.

La figura 9 describe dos envolventes de distancias de dos tramos adyacentes en la misión del ejemplo. El primer tramo 910 tiene una ventana de tiempo 930 como una restricción en el punto de llegada, y el segundo tramo 920 tiene una restricción de tiempo fijo, es decir, un tiempo específico que se debe cumplir. Mediante la utilización de la ventana de tiempo 930, se puede planificar una velocidad más uniforme que la que sería el caso si se utilizasen dos velocidades medias a lo largo de la distancia. También en este caso es posible utilizar diferentes tácticas para optimizar la elección de la velocidad a lo largo de la ruta. Como ejemplo, se puede mencionar que algo podría suceder a lo largo de la ruta, que podría requerir que la ruta se tuviese que volver a planificar. Esto casi con toda Figure 9 describes two envelopes of distances of two adjacent sections in the mission of the example. The first section 910 has a time window 930 as a restriction at the point of arrival, and the second section 920 has a fixed time restriction, that is, a specific time that must be met. By using the time window 930, a more uniform speed can be planned than would be the case if two average speeds were used along the distance. Also in this case it is possible to use different tactics to optimize the choice of speed along the route. As an example, it can be mentioned that something could happen along the route, which could require the route to be re-planned. This with almost all

5 seguridad resultaría en una ruta más larga que la original, por lo que puede ser práctico mantener inicialmente una velocidad más alta para ganar terreno lo más pronto posible. 5 security would result in a longer route than the original, so it may be practical to initially maintain a higher speed to gain ground as soon as possible.

Ventajas Advantages

El procedimiento que se ha descrito más arriba resuelve el problema de la planificación de la velocidad de una manera general. Con independencia de la existencia de naves dinámicas o amenazas que pueden cruzar la ruta, o The procedure described above solves the problem of speed planning in a general way. Regardless of the existence of dynamic ships or threats that can cross the route, or

10 si hay limitaciones de velocidad a lo largo de la distancia, la velocidad es planificada considerando los requisitos de la misión y las limitaciones dinámicas de la nave. 10 If there are speed limitations along the distance, the speed is planned considering the requirements of the mission and the dynamic limitations of the ship.

La fortaleza de este procedimiento es que la planificación se efectúa en un "mapa" dependiente del tiempo, lo que hace estáticos todos los aspectos dinámicos durante la misma planificación. Por lo tanto, es posible utilizar algoritmos convencionales para la planificación de la ruta para resolver el problema. The strength of this procedure is that the planning is done on a "map" time-dependent, which makes all dynamic aspects static during the same planning. Therefore, it is possible to use conventional algorithms for route planning to solve the problem.

15 El procedimiento puede ser usado como un componente en la planificación del vehículo, la navegación o dispositivos de control (a bordo o fuera de a bordo) para determinar las velocidades a lo largo de una ruta, por ejemplo en las estaciones de control de vehículos aéreos no tripulados (UAV), sistemas de gestión de vuelo de aeronaves, estaciones de control de tráfico aéreo, sistemas de navegación de buques, etc. El procedimiento es igualmente útil para todo tipo de vehículos y naves (de tierra, agua y aire). 15 The procedure can be used as a component in vehicle planning, navigation or control devices (on board or off-board) to determine speeds along a route, for example at vehicle control stations Unmanned aerial vehicles (UAVs), aircraft flight management systems, air traffic control stations, ship navigation systems, etc. The procedure is equally useful for all types of vehicles and ships (land, water and air).

Claims (3)

REIVINDICACIONES 1. Un procedimiento implementado en un sistema informático para la planificación de la velocidad de una nave a lo largo de una ruta predeterminada, que comprende las etapas siguientes:1. A procedure implemented in a computer system for planning the speed of a ship along a predetermined route, comprising the following steps:
- -
obtener datos representativos de las demandas de la misión;obtain data representative of the demands of the mission;
- -
obtener datos representativos de las limitaciones dinámicas de la nave;obtain data representative of the dynamic limitations of the ship;
- -
obtener datos representativos de una ruta predeterminada;obtain data representative of a predetermined route;
- -
obtener datos representativos de una imagen de la situación dinámica; obtain data representative of an image of the dynamic situation;
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transformar los citados datos de demanda de la misión, datos de limitación dinámica, datos de la ruta y datos de situación dinámica en el dominio tiempo - distancia; transform the aforementioned mission demand data, dynamic limitation data, route data and dynamic situation data in the time - distance domain;
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crear una envolvente de distancias (310, 320) en el citado dominio tiempo - distancia; create a distance envelope (310, 320) in said time-distance domain;
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determinar un perfil de distancias en el dominio tiempo - distancia que se mantenga dentro de la envolvente de distancias (310, 320); determinar un perfil de velocidad a partir de la derivada del perfil de la distancia, determine a distance profile in the time - distance domain that is maintained within the distance envelope (310, 320); determine a velocity profile from the derivative of the distance profile,
en el que la etapa de crear una envolvente de distancias comprende la creación de una curva de límite superior (310) y la creación de una curva de límite inferior (320) en el que la citada etapa de crear una curva de límite superior (310) comprende la etapa de wherein the stage of creating a distance envelope comprises the creation of an upper limit curve (310) and the creation of a lower limit curve (320) in which said stage of creating an upper limit curve (310 ) includes the stage of crear una curva de tiempo - distancia, o el equivalente de una curva de este tipo, correspondiente al caso en el que la nave se desplaza inicialmente a la velocidad máxima y cambia a la velocidad mínima en el último momento para llegar a un punto de llegada en el momento de llegada más temprano permitido, create a time-distance curve, or the equivalent of such a curve, corresponding to the case in which the ship initially travels at maximum speed and changes to the minimum speed at the last moment to reach a point of arrival at the earliest arrival time allowed, y en el que el citado paso de crear una curva de límite inferior (320) comprende la etapa de and wherein said step of creating a lower limit curve (320) comprises the step of
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crear una curva de distancia - tiempo, o un equivalente de una curva de ese tipo, que corresponde a un caso en el que la nave se desplaza inicialmente a la velocidad mínima y cambia a la velocidad máxima en el último momento para llegar a un punto de llegada en el momento de llegada último permitido,create a distance-time curve, or an equivalent of such a curve, which corresponds to a case in which the ship initially travels at the minimum speed and changes to the maximum speed at the last moment to reach a point of arrival at the last allowed arrival time,
el procedimiento comprende, además, la etapa de crear una envolvente de amenazas (520, 530), y en el que la citada determinación de un perfil de velocidad incluye la etapa de crear una curva de tiempo distancia, representativa del citado perfil de velocidad, que no cruza el área definida por la envolvente de amenazas, y en el que los datos de la situación dinámica comprenden datos de objetos que intersectan la ruta predeterminada, incluyendo el curso y la velocidad estimada, y las variaciones de velocidad y / o la incertidumbre, y en el que la envolvente de amenazas se crea mediante la creación de una curva de límite superior (520) y de límite inferior ( 530) para el objeto de la amenaza, de una manera similar a la descrita para la nave utilizando los datos de situación dinámica.  The method also includes the stage of creating a threat envelope (520, 530), and in which said determination of a velocity profile includes the stage of creating a distance time curve, representative of said velocity profile, that does not cross the area defined by the threat envelope, and in which the dynamic situation data includes data from objects that intersect the predetermined route, including the estimated course and speed, and variations in speed and / or uncertainty , and in which the threat envelope is created by creating an upper limit (520) and lower limit (530) curve for the object of the threat, in a manner similar to that described for the ship using the data of dynamic situation.
2. 2.
Un sistema configurado para planificar la velocidad de una nave a lo largo de una ruta predeterminada de acuerdo con el procedimiento de la reivindicación 1. A system configured to plan the speed of a ship along a predetermined route according to the procedure of claim 1.
3. 3.
Un producto de software de ordenador para ejecutar el procedimiento de la reivindicación 1. A computer software product for executing the method of claim 1.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110389585A (en) * 2018-04-16 2019-10-29 百度(美国)有限责任公司 The speed planning device based on study for automatic driving vehicle

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2913780B1 (en) * 2007-03-13 2014-07-18 Airbus France METHOD AND DEVICE FOR AIDING THE GUIDANCE OF AN AIRCRAFT
FR2946161B1 (en) 2009-05-29 2016-08-26 Thales Sa METHOD FOR THE CONTINUOUS AND ADAPTIVE PREPARATION OF A SPEED SET FOR HOLDING AN RTA BY AN AIRCRAFT
FR2953302B1 (en) * 2009-11-27 2012-08-10 Thales Sa PLANNING, TRACK CALCULATION, PREDICTION AND GUIDING METHOD FOR RESPECTING AN AIRCRAFT PASSAGE TIME CONSTRAINT
FR2954555B1 (en) * 2009-12-23 2012-08-10 Thales Sa METHOD AND DEVICE FOR CALCULATING A TIME WINDOW.
US8406939B2 (en) * 2010-09-03 2013-03-26 Honeywell International Inc. Systems and methods for RTA control of multi-segment flight plans with smooth transitions
FR2983619B1 (en) * 2011-12-05 2013-11-22 Thales Sa METHOD, DEVICE AND SYSTEM FOR GUARANTEEING TEMPORAL SPACING BETWEEN AN AIRCRAFT AND AT LEAST ONE TARGET TRAFFIC
CN102749080B (en) * 2012-06-18 2015-01-07 北京航空航天大学 Unmanned aerial vehicle three-dimensional air route generation method based on hydrodynamics
US10013236B2 (en) * 2013-03-06 2018-07-03 The Boeing Company Real-time adaptive speed scheduler
US12007763B2 (en) 2014-06-19 2024-06-11 Skydio, Inc. Magic wand interface and other user interaction paradigms for a flying digital assistant
US9678506B2 (en) 2014-06-19 2017-06-13 Skydio, Inc. Magic wand interface and other user interaction paradigms for a flying digital assistant
US9798322B2 (en) 2014-06-19 2017-10-24 Skydio, Inc. Virtual camera interface and other user interaction paradigms for a flying digital assistant
US9928649B2 (en) 2015-08-03 2018-03-27 Amber Garage, Inc. Interface for planning flight path
US9947230B2 (en) * 2015-08-03 2018-04-17 Amber Garage, Inc. Planning a flight path by identifying key frames
US10520943B2 (en) 2016-08-12 2019-12-31 Skydio, Inc. Unmanned aerial image capture platform
US11295458B2 (en) 2016-12-01 2022-04-05 Skydio, Inc. Object tracking by an unmanned aerial vehicle using visual sensors
US10117054B1 (en) 2017-06-14 2018-10-30 Microsoft Technology Licensing, Llc Undesirable encounter avoidance
US10388170B2 (en) * 2017-08-14 2019-08-20 Honeywell International Inc. Speed-constrained flight management methods and systems
CN110832420A (en) * 2018-07-19 2020-02-21 深圳市大疆创新科技有限公司 Unmanned aerial vehicle control method and device and unmanned aerial vehicle
CN108981716B (en) * 2018-08-22 2020-06-16 集美大学 A Path Planning Approach for Inland and Offshore Unmanned Vessels
US11851844B2 (en) * 2020-01-21 2023-12-26 Caterpillar Inc. Implement travel prediction for a work machine
US20220128363A1 (en) * 2020-10-24 2022-04-28 David Wayne Russell System and method for Continuous Path Regulator (CPR)

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4774670A (en) 1985-04-29 1988-09-27 Lockheed Corporation Flight management system
EP0236587A3 (en) * 1986-02-06 1989-03-22 The Boeing Company Time-responsive flight optimization system
US5051910A (en) * 1989-10-16 1991-09-24 Honeywell Inc. Wind forecast error compensation for 4-D guidance in a aircraft flight management system
US5121325A (en) 1990-04-04 1992-06-09 Smiths Industries Aerospace & Defense Systems, Inc. Required time of arrival (RTA) control system
US5408413A (en) 1993-08-03 1995-04-18 Honeywell Inc. Apparatus and method for controlling an optimizing aircraft performance calculator to achieve time-constrained navigation
US5842142A (en) * 1995-05-15 1998-11-24 The Boeing Company Least time alternate destination planner
FR2749933B1 (en) 1996-06-14 1998-09-11 Sextant Avionique PROCESS FOR THE MANAGEMENT OF AIR SPEED WITH A VIEW TO COMPLIANCE WITH THE TIME CONSTRAINTS OF AN AERODYNE IN A CHANGING WEATHER ENVIRONMENT
US6828922B1 (en) * 1998-02-09 2004-12-07 Honeywell International Inc. Synthetic airborne hazard display
US6266610B1 (en) 1998-12-31 2001-07-24 Honeywell International Inc. Multi-dimensional route optimizer
US6387845B1 (en) * 1999-03-23 2002-05-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Carbon dioxide gas absorbent containing lithium silicate
US6507782B1 (en) 2001-05-14 2003-01-14 Honeywell International Inc. Aircraft control system for reaching a waypoint at a required time of arrival
US20030093219A1 (en) * 2001-09-20 2003-05-15 Honeywell Inc. Four-dimensional route planner
JP3591724B2 (en) * 2001-09-28 2004-11-24 株式会社東芝 Carbon dioxide absorber and carbon dioxide separator
FR2857480B1 (en) * 2003-07-07 2005-09-30 Airbus France METHOD AND DEVICE FOR GENERATING A FLIGHT PLAN FOR A TACTICAL FLIGHT OF AN AIRCRAFT
FR2866422B1 (en) * 2004-02-16 2007-01-05 Airbus France METHOD AND DEVICE FOR CALCULATING A SET SPEED FOR AN AIRCRAFT.
US7248952B2 (en) * 2005-02-17 2007-07-24 Northrop Grumman Corporation Mixed integer linear programming trajectory generation for autonomous nap-of-the-earth flight in a threat environment
US20060224318A1 (en) * 2005-03-30 2006-10-05 Wilson Robert C Jr Trajectory prediction

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110389585A (en) * 2018-04-16 2019-10-29 百度(美国)有限责任公司 The speed planning device based on study for automatic driving vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
EP1770365A1 (en) 2007-04-04
EP1770365B1 (en) 2011-11-16
ATE534016T1 (en) 2011-12-15
US20070078573A1 (en) 2007-04-05
US7818118B2 (en) 2010-10-19

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